سیستم فتوولتائیک خورشیدی

یک جزء کلیدی در یک سیستم تولید برق خورشیدی اینورتر فتوولتائیک است که جریان مستقیم ولتاژ بالا تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به جریان متناوب تبدیل می کند. اینورترهای فتوولتائیک را می‌توان به طور کلی بر اساس رتبه‌بندی توان به سه دسته تقسیم کرد: اینورترهای سه فاز پرقدرت با توان خروجی بیشتر از ۶ کیلووات، اینورترهای تک فاز با توان متوسط ​​با توان خروجی از ۱ کیلو وات تا ۶ کیلووات و میکرو اینورترها با توان خروجی زیر ۱ کیلو وات. در سال‌های اخیر، اینورترهای کم مصرف و متوسط ​​در بازار فتوولتائیک مورد توجه قرار گرفته‌اند. با توجه به توان خروجی نسبتا کم، این اینورترها عمدتاً در سیستم های تولید انرژی خورشیدی توزیع شده در ریزشبکه ها استفاده می شوند.

به عنوان گره در یک ریزشبکه، این اینورترها در تعداد زیادی در یک منطقه معین مستقر می شوند. به عنوان مثال، در مناطقی مانند اروپا و ایالات متحده، بسیاری از خانوارها چنین اینورترهای کم مصرف و متوسط ​​را روی پشت بام ها نصب می کنند. به طور مشابه، ایستگاه‌های راه‌آهن یا پشت بام‌های کارخانه‌ها ممکن است از تعداد زیادی از این اینورترها برای تشکیل نیروگاه‌های مقیاس کوچک استفاده کنند. این توزیع گسترده نیاز به مدیریت مؤثر اینورترها در یک منطقه خاص برای اطمینان از عملکرد کارآمد، ایمن و پایدار دارد و در عین حال پاسخگویی به موقع به تقاضا را ممکن می سازد. رویکرد مدیریت شامل تجهیز اینورترها به ماژول‌های ارتباطی است که به یک سیستم نظارتی اجازه می‌دهد وضعیت همه اینورترها را نظارت کند و عملکردهای کنترل و زمان‌بندی را در صورت نیاز انجام دهد.

یک روش ارتباطی قابل اعتماد، مقرون به صرفه و نگهداری آسان برای اتصال اینورتر فتوولتائیک ضروری است. در حال حاضر، رایج ترین روش ها عبارتند از ارتباطات بی سیم (به عنوان مثال، Wi-Fi، LoRa)، RS485، و ارتباطات خط برق (PLC). ارتباط بی سیم نیاز به کابل کشی، صرفه جویی در کابل های ارتباطی و کار نصب را برطرف می کند. با این حال، به شدت به شرایط محیطی وابسته است و مستعد تداخل ناشی از انسدادهای صفحه خورشیدی و اختلالات الکترومغناطیسی است.

RS485 ارتباطات پایدار و قابلیت‌های ضد تداخل قوی را ارائه می‌کند، اما هزینه‌های قابل‌توجهی و خطرات احتمالی را هم در طول نصب اولیه و هم در عملیات و نگهداری بعدی در بر دارد. در مقابل، PLC از خطوط برق موجود برای انتقال داده ها استفاده می کند، نیاز به کابل کشی اضافی را از بین می برد، هزینه های کار و مواد را کاهش می دهد و ارتباطات موثر را با هزینه کمتر امکان پذیر می کند در حالی که قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به راه حل های بی سیم ارائه می دهد.

با ادغام یک ماژول PLC، سیستم اینورتر فتوولتائیک به یک گره در ریزشبکه تبدیل می‌شود که قادر به دریافت هرگونه داده ارسال شده از طریق شبکه هوشمند است. این امر توسعه عملکردی بیشتر را در آینده تسهیل می کند.

شکل 1 بلوک دیاگرام یک سیستم منطقه ای برای تجهیزات تولید برق فتوولتائیک با عملکرد PLC را نشان می دهد. در این راه‌اندازی، دستگاه‌های فرستنده و گیرنده PLC بر روی اینورترهای فتوولتائیک متصل به شبکه در یک منطقه تعریف‌شده نصب می‌شوند و یک توپولوژی ارتباطی را تشکیل می‌دهند که از خطوط برق به عنوان گذرگاه ارتباطی استفاده می‌کند. در میان تعداد معینی از دستگاه ها در یک فاصله معین، یک مودم گیرنده گیرنده برای انجام پردازش داده ها در منطقه مورد نیاز است. علاوه بر این، یک کامپیوتر نظارتی می تواند برای انتقال داده ها از طریق شبکه لایه بالایی اضافه شود.